【海洋观点】气候变化的过去与未来如何揭示？

如今气候变化成为全球高度关注的问题，那么气候变化的过去与未来将如何揭示?气候和泥沙有什么关系?又与树脂有着怎样的联系？

树蜡揭示气候变化的过去和未来

# \8 m# r  p' C4 z" q

的的喀喀湖位于南美的安第斯山脉，位于秘鲁和波利维亚之间，科学家最近发现该湖湖底的泥沙可以揭示气候变化的过去和未来。

1 O: P0 U6 {8 ^7 ~

沿着的的喀喀湖，考古学者发现了波利维亚早期的蒂瓦纳科文明，该文明出现于公元3世纪， 包括秘鲁、波利维亚和智利，后来发展成为印加文明，印加的统治者认为太阳是从的的喀喀湖的一个岛屿上升起的，并将附近的岛屿合并到统治者的王国中。

在这些王国出现以前，的的喀喀经历了过山车式的气候变化过程，强弱季风交替地影响着湖泊白盆地地区，出现洪涝水淹和干旱的轮流变换。

, ~' y8 h5 Y+ ?/ Q1 N

伍兹霍尔海洋研究所的古气象研究专家，在湖底的泥沙中发现了湖水涨落的规律，进而发现了该地区季风变化的规律。

研究人员将气候变化与湖底泥沙中古代植物的树蜡以及气温变化联系起来。

的的喀喀湖泊盆地也是揭示地球气候变化与地貌改变关系的好地方。植物吸收空气中的温室气体二氧化碳，并将二氧化碳转化为有机物，以形成植物的枝叶、根和茎。

有一部分有机碳被保存在土壤和泥沙中，这些土壤和泥沙可能位于河流的洪泛区，或者是湿地湖泊中。科学家研究发现，位于这些土壤和泥沙中的有机物碳含量比大气中的三倍还多。

4 H& Y# O6 h# G0 r

但是地球的气候变化，能够改变陆地生态系统存储有机碳的速度和方式。值得一提的是，即使是存储于土壤中的有机碳发生了一个很小的改变，也会对大气中的二氧化碳造成大的变化，还会影响地球未来的气候变化走向。

今天，当人们正在担心化石燃料的使用会导致大气中二氧化碳增加的时候，理解碳在空气、水和陆地的循环过程，能够对预测未来气候变化提供有价值的帮助。

/ A+ U1 w9 y$ F; z

这是正是伍兹霍尔科学家弗兰斯·汀的研究课题，他正在的的喀喀湖底泥沙存留的古代植物遗迹中寻找答案，这些古代植物可能是低矮的灌木残枝，有可能是多节的腐木，研究的目标是，跟踪这些古代有机碳的踪迹，发现碳存储变化与气候变化的关系。

1 _' V, g0 E1 u9 P9 e& j7 `

的的喀喀湖位于波利维亚和秘鲁之间，的的喀喀湖长达200千米，最宽处80千米，最深处150米。位于一个高原上，该高原位于安第斯山脉的东西分界处。

尽管湖泊所在的盆地高海拔，低温度，但却位于热带赤道地区，一年中大部分的降雨集中在夏季，这时南美季风在赤道南部和亚热带的低洼地区盛行。由于周围环山，的的喀喀湖盆地积聚来自季风的降雨，这里有五条主要河流流入湖泊。

在大约2万年前的上一个冰川纪，的的喀喀湖是一个相对于今天来说比较凉爽湿润的地方，湿度非常大，以至于的的喀喀湖的蓄水太多，经常造成湖泊漫溢，漫溢的洪水淹没了南部的阿尔蒂普拉诺高原，在那里形成了很多淡水湖，现在这些地方都变成了盐性平地。

3 i- E3 r2 Q+ [0 L' E

当地球从冰川纪进入目前的间冰期 (称为全新世)，北半球高纬地区的气温并没有上升，但是处于暖凉交换，最后在最近的1 万年前处于稳定的温暖状态。

尽管的的喀喀远离北半球，但湖区盆地的降雨变化与北半球类似地区的变化相似，当北半球是温暖季节时，这里表现出少雨干旱，反之亦然。

碳与气候

! n" S! u; E( F" A

研究人员搞清楚的的喀喀地区过去的气候变化情况后，就可以进一步弄明白气候变化如何影响地面有机碳存储的。

9 E7 r' c  q; D

的的喀喀还提供了另外一个好处：盆地相对较小，简单，陆地生态系统受外界影响小，这为研究古生物碳存储提供了方便。

由于未来的地貌不好研究，因此，研究过去陆地生态系统如何对极端气象事件作出反应，能够为人类提供有价值的参考。但是，这样的研究并不是百分之百的准确，因为未来气候的变化不一定会重复过去发生的情景，但是，当人们了解气候与大陆有机碳存储之间的重要关系后，对掌握未来气候变化趋势大有裨益。

4 w$ M8 d+ g3 U! K

一段时间内，植物的有机碳进入泥土和湿地后，微生物会将有机碳分解，并释放出二氧化碳进入大气，然而，与此同时发生的土壤侵蚀和河流搬运作用，却似乎在与生物的降解作用进行赛跑，因为土壤的侵蚀作用和河流搬运要在生物发生完全降解之前，将生物有机碳搬运到湖底的泥沙中进行保存， 以记录气候发生的变化。

1 a* I& z4 o7 W+ U% I: a

例如，气候变化造成的飓风和强降水，会导致洪水，能够加快陆地有机碳进入河流和海洋的速度，并被沉积在那里。有机碳存储到泥沙中的过程比较复杂，牵涉生态和物理过程较多，速度也不同，这意味着，有机碳能够在陆地的土壤、湿地和河流洪泛区任何一个地方存留，时间有可能是几个星期，或者是成千上万年。

在所有这些因素中，气候对这些过程的快慢起着重要作用。生物降解，不论是地面上的，还是地面以下的，都取决于湿度和降雨，降雨又能够促进地面侵蚀和河流搬运作用，因此，气候对陆地植物存储有机碳影响明显。

树蜡线索

# L2 t3 o* C" n1 W+ }9 M" F: e

看起来似乎不可接受，生物界碳循环最好的例证却存在于水下，因为有机碳在土壤中很难被完好保存成千上万年，但是存积在的的喀喀湖底的分层泥沙却能够完好保存成千上万年。在这些分层的泥沙中存储的有古代植物的完好标本，标本中含有来自陆地的有机碳。

" B/ W/ h3 |$ X+ A8 V- ~' ~4 O

2001年，一个由“国际大陆钻探项目”完成的泥沙样本采集，在的的喀喀湖收集到的泥沙测管长达100多米，这为研究该区域陆地有机碳的存储变化提供了方便。

正如人们想象的那样，泥沙样本的分析有点复杂，泥沙样本的每一段泥沙中都含有古代生物遗迹，包括水生组织、细菌、陆生植物，甚至是来自古代岩石的碳，研究人员首先要将来自陆地的有机碳与其他的碳分离，科学家将注意力集中到一种被称为“生物标记”的分子上，这种分子就像人类的指纹一样，通过对“生物标记”的识别，科学家能够区分哪些是来自陆地的有机碳，哪些是来自水中的或者是来自岩石的。

& e0 F, `/ ?1 ^8 Q

研究人员关注一种长链饱和脂肪酸，维管植物（含有纤维管的植物） 会产生这种物质，以构成其蜡质成分，科学家称这为树蜡。树蜡分泌在植物的叶片上，使每种植物有特殊的气息。每个生活的植物都能够产生这种饱和植物酸，通常是由16〜18个碳原子组成的链状结构，但是，陆地植物却是唯一能够制造出32〜34个碳原子长链结构的植物。

5 x6 z  s+ A$ ?6 L& z; @

陆地植物的有机碳可能呈现出不同的形式，长链饱和脂肪酸能够在新鲜的嫩叶或者老成土壤的古代植物遗迹中发现，这使得长链饱和脂肪酸成为植物来源于陆地有机碳的良好代表。

7 m* N# P' T: h

陆地有机碳

" I3 G8 u3 ~+ i/ K

当研究人员将树蜡从样本中分离出来后，就能够使用放射性碳元素衰变技术测定其年龄。这一技术利用了天然碳-14的衰变规律，在特殊情况，科学家要搞清楚这些分子在沉入湖底以前暴露在陆地上的时间。

2 n7 A7 o0 e( d% g, l5 t

为了搞清楚树蜡存在于陆地上的时间，科学家需要将树蜡的年龄与发现树蜡的泥沙年龄进行对比。

科学家还对气候变化影响有机碳存储于泥水中的快慢作出判断，取决于有机碳通过植物进入土壤、湿地和河流湖泊的速度，样品可能非常古老，或者相对年轻，如果气候变化增加或者减少存储于泥沙中有机碳，这可以从较古老一些和较年轻一些的泥沙中找到答案。

通过对过去2万多年不同气候条件下有机碳存储的比较分析，科学家能够得出降雨和温度如何影响陆地有机碳在泥沙中的存储变化。

文章来源：海洋世界

2 [$ Q% b% g6 E; v" Z

0 Y3 _8 L  M% p" H! j